憎水材料是對水的接觸角超過90°的材料,若憎水角超過150°,則稱為超憎水材料。超憎水材料由于優異、神奇的憎水性能,在國防、工農業生產和日常生活中有著廣泛的應用前景。
憎水材料的最新應用是作為囊心物質填充于微膠囊中,然后將這種微膠囊復合電沉積進入到金屬鍍層中,從而實現金屬鍍層表面的超憎水性能。微膠囊技術是一種用成膜材料包覆液體或固體,使其形成粒徑為微米或毫米級微粒的技術。在形成微膠囊時,囊心憎水物資被包覆在囊心內部而與外界環境隔離,它的性質能毫無影響的被保留下來,并且在適當條件下,囊壁被破壞時又能將囊心憎水物質釋放出來。目前將含超憎水材料的微膠囊直接包覆在涂層中或利用復合電沉積技術將液體膠囊微粒引入金屬膜層中,都達到了超憎水的效果。形成的金屬-液體微膠囊復合涂鍍層具有優異的憎水性(見圖2)。另外隨著外界環境變化,膜層內微膠囊中的憎水物質逐步釋放,在金屬表面成膜一種極低表面能的超憎水膜層,達到幾乎不粘水的效果,水珠滴下后立即滾落,同時微膠囊對金屬表面起到自修復、自清潔作用。
隨著科學技術的發展,復合有多種功能的憎水膜層制備等引起了人們的廣泛重視,即將具有自潔性、耐腐蝕性、耐磨性、耐高溫性、超雙憎性(憎水、憎油)等性能的物質復合在憎水膜層中,再進一步包裹在微膠囊中,可以使材料表面達到更高的憎水性能和多功能性。同時,仿生超憎水表面在紡織、涂層、基因傳輸、微流體以及無損失液體輸送等各個領域的應用也將成為這種憎水材料研究和應用的重點方向。
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憎水性: 反映材料耐水滲透的一個技術指標,以經規定的方式,一定流量的水流噴淋之后,試樣中未透水部分的體積百分率來表示。——GB 10299-1988 物質的憎水性是由于憎水基團的作用,一般的憎水基團為C-H鍵,如油脂類物質。
在復合絕緣子行業中,憎水性也被稱為濕潤性,由復合絕緣子外絕緣(硅橡膠)的表面張力決定,表征水分對復合絕緣子外絕緣的濕潤能力。 IEC/TS 62073-2003給出了三種憎水性的測試方法:接觸法,表面張力法和噴水分級法。 其中噴水分級法最早由瑞典輸電研究所(STRI)提出,采用HC等級表征憎水性狀態,其中HC1~HC3為憎水性狀態,HC4為中間過渡狀態,HC5~HC7為親水狀態。
當材料的濕潤角大于90時,稱為憎水性材料。
材料與水接觸,首先遇到的問題就是材料是否能被水潤濕。潤濕是水被材料表面吸附 的過程。
當水與材料在空氣中接觸時,在材料、水和空氣的交界處,沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角(潤濕邊角)愈小,浸潤性愈好。
(1)如果潤濕邊角θ為零,則表示該材料完全被水所浸潤; (2)當潤濕邊角θ≤900時,水分子之間的教聚力小于水分子與材料 分子間的相互吸引力,此種材料稱為親水性材料; (3)當θ>900時,水分子之間的內聚力大于水分子與材料分子間的 吸引力,則材料表面不會被浸潤,此種材料稱為憎水性材料。
這一概念也可應用到其他液體對固體材料的浸潤情況,相應地稱為親液性材料或憎液,性材料。